CN215180351U - 一种二次设备智能测试扩展io装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二次设备智能测试扩展IO装置，包括：电源模块、主控单元、背板模块和四种类型的扩展IO单元，所述主控单元通过背板模块上的高速总线与四种类型的扩展IO单元连接，扩展IO单元与背板模块的连接为可拆卸连接，所述电源模块通过背板模块与主控单元、扩展IO单元电连接。本实用新型采用扩展IO单元与背板模块可拆卸连接，可方便的根据实际需要增减扩展IO单元，从而IO端口的灵活扩展。采用主控单元完成集中计算与逻辑运算，扩展IO单元主要进行信息传递，使装置的软件设计更加简化，提高了装置的运行的可靠性。

Description

一种二次设备智能测试扩展IO装置

技术领域

本实用新型涉及电力测控领域，尤其涉及一种高性能二次设备智能测试扩展IO装置。

背景技术

电力二次设备装置的数字量信号（开入开出信号，即IO信号）和模拟量信号（模拟量输入、模拟量输出）的数量根据变电站的要求配置，数量由十几个到几百个不等。传统的测试仪器无法同时具备足够多的数字量输入、数字量输出、直流模拟量输入以及直流模拟量输出接点，导致测试和检修时间大大增加，尤其是在变电站停电检修时间紧的情况下，容易出现检修不全面甚至错误的情况。

目前，市场上存在的继电保护测试仪，其数字量和模拟量数量有限，不能满足同时测试数字量和模拟量的要求。因此，迫切需要一种能够同时满足数字量和模拟量同时测试的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高性能二次设备智能测试扩展IO装置，以解决现有继电保护测试仪数字量和模拟量数量有限，不能满足同时测试数字量和模拟量要求的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种二次设备智能测试扩展IO装置，包括：电源模块、主控单元、背板模块、数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元以及模拟量输出单元，所述主控单元通过背板模块上的高速总线与数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元连接，所述数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元与背板模块的连接为可拆卸连接，所述电源模块通过背板模块与主控单元、数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元电连接。

进一步地，所述主控单元包括控制单元、数据处理单元、通讯管理单元、第一内部高速总线、第一内部B码模块、外部B码模块、光电通讯单元和测试接口，所述控制单元与数据处理单元和第一内部高速总线连接；所述数据处理单元与第一内部高速总线、第一内部B码模块、外部B码模块连接；所述通讯管理单元与第一内部高速总线、数据处理单元、控制单元、光电通讯单元和测试接口连接，所述第一内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。

进一步地，所述数字量输入单元包括第一数字量采集及控制单元、第二内部高速总线、第二内部B码模块及高压数字量输入信号变换单元，所述第一数字量采集及控制单元与第二内部高速总线、第二内部B码模块、高压数字量输入信号变换单元相连接，所述第二内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。

进一步地，所述数字量输入单元为强电开入扩展IO单元。

进一步地，所述数字量输出单元包括第二数字量采集及控制单元、第三内部高速总线、第三内部B码模块和快速动作接点，所述第二数字量采集及控制单元与第三内部高速总线、第三内部B码模块、快速动作接点相连接，所述第三内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。

进一步地，所述快速动作接点采用一对反向串联的IGBT模块。

进一步地，所述模拟量输入单元包括第一模拟量采集及控制单元、第四内部高速总线、第四内部B码模块和直流模拟量输入信号变换单元，所述第一模拟量采集及控制单元与第四内部高速总线、第四内部B码模块、直流模拟量输入信号变换单元相连接，所述第四内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。

进一步地，所述模拟量输出单元包括第二模拟量采集及控制单元、第五内部高速总线、第五内部B码和直流模拟量输出信号变换单元，所述第二模拟量采集及控制单元与第五内部高速总线、第五内部B码、直流模拟量输出信号变换单元相连接，所述第五内部高速总线与背板模块上的高速总线连接。

进一步地，所述数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元的数量总和不超过14。

相比于现有技术，本实用新型所达到的有益效果为：

1）扩展IO单元与背板模块可拆卸连接，可方便的根据实际需要增减扩展IO单元，从而实现IO端口的增减，使得IO端口扩展灵活；

2）主控单元完成了集中计算与逻辑运算，扩展IO单元主要进行信息传递，使装置的软件设计更加简化，提高了装置的运行的可靠性；

3）通过主控单元控制的内部B码对时，能够有效保证多路数据采集时间同步，并且准确完成定时触发动作或输出；

4）数字量输入单元采用强电开入扩展IO单元，强电开入扩展IO单元具备直流强电信号兼容能力，能够兼容24V/48V/110V/220V四种输入信号，仅需要通过对主控单元进行相应设置，而不需要更换强电开入扩展IO单元；

5）数字量输出单元中的快速动作接点采用一对反向串联的IGBT模块，形成双向通流回路，能够保证出口动作时间在微妙级别。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种二次设备智能测试扩展IO装置的系统整体框图；

图2是本实用新型实施例的主控单元结构框图；

图3是本实用新型实施例的数字量输入单元结构框图；

图4是本实用新型实施例的数字量输出单元结构框图；

图5是本实用新型实施例的模拟量输入单元结构框图；

图6是本实用新型实施例的模拟量输出单元结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种二次设备智能测试扩展IO装置，包括：电源模块1、主控单元2、背板模块3和四种类型的扩展IO单元。其中，四种类型的扩展IO单元包括数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7。四种类型的扩展IO单元的数量可以根据需求进行灵活配置，总和不超过14。

主控单元2用于实现数据的集中处理与逻辑运算。主控单元2通过背板模块3与数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7连接。背板模块3上设置有高速总线，主控单元2通过背板模块3上的高速总线与数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7进行数据通讯。

数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7与背板模块3的连接为可拆卸连接。

电源模块1通过背板模块3为主控单元2、数字量输入单元4、数字量输出单元5、模拟量输入单元6和模拟量输出单元7进行供电。

在优选实施例中，数字量输入单元4为强电开入单元，数字量输出单元5为快速开出单元。

如图2所示，主控单元2包括控制单元201、数据处理单元202、通讯管理单元203、第一内部高速总线204、第一内部B码模块206、外部B码模块205、光电通讯单元207和调试接口208。其中第一内部高速总线204与背板模块3上的高速总线连接。

控制单元201与数据处理单元202连接，完成外部对时源解码结果读取以及内部对时总线同步管理；控制单元201与通讯管理单元203连接，完成上位机测试配置解析以及测试数据上送管理；控制单元201与第一内部高速总线204连接，完成与扩展IO单元通讯，向扩展IO单元下发指令，以及扩展IO单元上送数据解析；数据处理单元202与通讯管理单元203、控制单元201、第一内部高速总线204、第一内部B码模块206及外部B码模块205连接，完成B码对时管理、扩展IO单元上送数据处理以及主控单元2上送数据处理；通讯管理单元203与第一内部高速总线204、光电通讯单元207、数据处理单元202、控制单元201及调试接口208连接，完成主控单元2功能配置、扩展IO单元数据上送节拍管理以及主控单元2数据上送管理；第一内部高速总线204与控制单元201、数据处理单元202及通讯管理单元203连接，为各个扩展IO单元数据上送及控制下发提供通路。

外部对时源发送的标准B码对时信息，通过外部B码模块205发送至数据处理单元202，经数据解析后转发至控制单元201，作为系统主时基，通过数据处理单元202以及第一内部B码模块206向各个扩展IO单元发送标准格式B码对时信息，完成系统时间同步管理。通讯管理单元203负责维持主控单元2与各个扩展IO单元中的内部高速总线通讯管理。测试配置通过以太网报文经过调试接口208，发送至通讯管理单元203，经过数据处理单元202解析完成后，转发至控制单元201，完成测试系统测试配置。扩展IO单元产生的测试数据，经过第一内部高速总线204传输至主控单元2，测试数据经过数据处理单元202处理后，转发至控制单元201，控制单元201根据通讯规约组织形成上送报文，上送报文经过通讯管理单元203转发至光电通讯单元207，完成测试数据上送。

如图3所示，数字量输入单元4，在本实施例中为强电开入单元，包括第一数字量采集及控制单元401、第二内部高速总线402、第二内部B码模块403及高压数字量输入信号变换单元404。第一数字量采集及控制单元401与第二内部高速总线402、第二内部B码模块403、高压数字量输入信号变换单元404相连接，第二内部高速总线402与背板模块3上的高速总线连接。

第一数字量采集及控制单元401采集由高压数字量输入信号变换单元404变换而来的信号，并根据主控单元2配置的电压等级（24V/48V/110V/220V）完成多路高压数字量信号的判定，随后组织上送数据并根据第二内部B码模块403为数据标定时间戳，最后通过第二内部高速总线402将数据上送至主控单元2。

如图4所示，数字量输出单元5，在本实施例中为快速开出单元，包括第二数字量采集及控制单元501、第三内部高速总线502、第三内部B码模块503和快速动作接点504。第二数字量采集及控制单元501与第三内部高速总线502、第三内部B码模块503、快速动作接点504相连接，第三内部高速总线502与背板模块3上的高速总线连接。

第二数字量采集及控制单元501解析由主控单元2发送而来的定时触发命令，根据第三内部B码模块503精准触发快速动作接点504，完成接点闭合或断开操作。

在优选实施方式中，快速动作接点504中，每路接点均采用一对反向串联的IGBT模块，形成双向通流回路，能够保证出口动作时间在微妙级别。

如图5所示，模拟量输入单元6，包括第一模拟量采集及控制单元601、第四内部高速总线602、第四内部B码模块603和直流模拟量输入信号变换单元604。其中，第一模拟量采集及控制单元601与第四内部高速总线602、第四内部B码模块603、直流模拟量输入信号变换单元604相连接，第四内部高速总线602与背板模块3上的高速总线连接。

第一模拟量采集及控制单元601采集由直流模拟量输入信号变换单元604变换而来的直流模拟量信号，并根据主控单元2配置的直流模拟量类型（4-20mA/0-5V）完成多路直流模拟量信号的判定，随后组织上送数据并根据第四内部B码模块603为数据标定时间戳，最后通过第四内部高速总线602将数据上送至主控单元2。

如图6所示，模拟量输出单元7，包括第二模拟量采集及控制单元701、第五内部高速总线702、第五内部B码703和直流模拟量输出信号变换单元704。其中第二模拟量采集及控制单元701与第五内部高速总线702、第五内部B码703、直流模拟量输出信号变换单元704相连接，第五内部高速总线702与背板模块3上的高速总线连接。

第二模拟量采集及控制单元701解析由主控单元2发送而来的定时触发命令，根据第五内部B码703精准触发直流模拟量输出信号变换单元704，完成直流模拟量信号的输出。

其中，直流模拟量输出信号变换单元704中，每路输出均支持直流模拟量类型（4-20mA/0-5V）的自动配置。

本实用新型的一种二次设备智能测试扩展IO装置，扩展IO单元与背板模块可拆卸连接，可方便的根据实际需要增减扩展IO单元，从而实现IO端口的增减，使得IO端口扩展灵活；主控单元完成了集中计算与逻辑运算，扩展IO单元主要进行信息传递，使装置的软件设计更加简化，提高了装置的运行的可靠性；通过主控单元控制的内部B码对时，能够有效保证多路数据采集时间同步，并且准确完成定时触发动作或输出；数字量输入单元采用强电开入扩展IO单元，强电开入扩展IO单元具备直流强电信号兼容能力，能够兼容24V/48V/110V/220V四种输入信号，仅需要通过对主控单元进行相应设置，而不需要更换强电开入扩展IO单元；数字量输出单元中的快速动作接点采用一对反向串联的IGBT模块，形成双向通流回路，能够保证出口动作时间在微妙级别。

以上已以较佳实施例公布了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，包括：电源模块（1）、主控单元（2）、背板模块（3）、数字量输入单元（4）、数字量输出单元（5）、模拟量输入单元（6）以及模拟量输出单元（7），所述主控单元（2）通过背板模块（3）上的高速总线与数字量输入单元（4）、数字量输出单元（5）、模拟量输入单元（6）和模拟量输出单元（7）连接，所述数字量输入单元（4）、数字量输出单元（5）、模拟量输入单元（6）和模拟量输出单元（7）与背板模块（3）的连接为可拆卸连接，所述电源模块（1）通过背板模块（3）与主控单元（2）、数字量输入单元（4）、数字量输出单元（5）、模拟量输入单元（6）和模拟量输出单元（7）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，所述主控单元（2）包括控制单元（201）、数据处理单元（202）、通讯管理单元（203）、第一内部高速总线（204）、第一内部B码模块（206）、外部B码模块（205）、光电通讯单元（207）和测试接口（208），所述控制单元（201）与数据处理单元（202）和第一内部高速总线（204）连接；所述数据处理单元（202）与第一内部高速总线（204）、第一内部B码模块（206）、外部B码模块（205）连接；所述通讯管理单元（203）与第一内部高速总线（204）、数据处理单元（202）、控制单元（201）、光电通讯单元（207）和测试接口（208）连接，所述第一内部高速总线（204）与背板模块（3）上的高速总线连接。

3.根据权利要求1所述的一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，所述数字量输入单元（4）包括第一数字量采集及控制单元（401）、第二内部高速总线（402）、第二内部B码模块（403）及高压数字量输入信号变换单元（404），所述第一数字量采集及控制单元（401）与第二内部高速总线（402）、第二内部B码模块（403）、高压数字量输入信号变换单元（404）相连接，所述第二内部高速总线（402）与背板模块（3）上的高速总线连接。

4.根据权利要求1所述的一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，所述数字量输入单元（4）为强电开入扩展IO单元。

5.根据权利要求1所述的一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，所述数字量输出单元（5）包括第二数字量采集及控制单元（501）、第三内部高速总线（502）、第三内部B码模块（503）和快速动作接点（504），所述第二数字量采集及控制单元（501）与第三内部高速总线（502）、第三内部B码模块（503）、快速动作接点（504）相连接，所述第三内部高速总线（502）与背板模块（3）上的高速总线连接。

6.根据权利要求5所述的一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，所述快速动作接点（504）采用一对反向串联的IGBT模块。

7.根据权利要求1所述的一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，所述模拟量输入单元（6）包括第一模拟量采集及控制单元（601）、第四内部高速总线（602）、第四内部B码模块（603）和直流模拟量输入信号变换单元（604），所述第一模拟量采集及控制单元（601）与第四内部高速总线（602）、第四内部B码模块（603）、直流模拟量输入信号变换单元（604）相连接，所述第四内部高速总线（602）与背板模块（3）上的高速总线连接。

8.根据权利要求1所述的一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，所述模拟量输出单元（7）包括第二模拟量采集及控制单元（701）、第五内部高速总线（702）、第五内部B码（703）和直流模拟量输出信号变换单元（704），所述第二模拟量采集及控制单元（701）与第五内部高速总线（702）、第五内部B码（703）、直流模拟量输出信号变换单元（704）相连接，所述第五内部高速总线（702）与背板模块（3）上的高速总线连接。

9.根据权利要求1所述的一种二次设备智能测试扩展IO装置，其特征在于，所述数字量输入单元（4）、数字量输出单元（5）、模拟量输入单元（6）和模拟量输出单元（7）的数量总和不超过14。

Images